驅動環本體圓錐曲面上曲線槽的加工方法

王軍

（寶雞石油機械有限責任公司，陜西寶雞721002）

0 引言

隨著我國石油海洋發展戰略的推進，石油海洋裝備快速增多，其中驅動環本體是國家863項目水下采油樹配套工具的一個關鍵部件，由于在驅動環本體圓錐曲面上設計有一個曲線槽，目前對圓錐曲面上曲線槽的加工，在三軸、四軸機床上加工難度大、加工效率低，加工質量難以保證，對該類零件的加工，已經成為工藝制造中比較難以把握的技術問題。對該類零件的加工沒有規范的方法指導，無法實現準確有效的規范性工藝設計，給工藝工作和現場生產造成很大困擾。因此，對該類零件制造方案進行定型和規范性工藝設計，成為需要重點解決的一個問題。

1 驅動環本體上曲線槽加工方案分析

圖1為驅動環本體的結構示意圖，加工對象是在驅動環本體1圓錐曲面上的曲線槽2。

圖1

從主視圖上可以看出，驅動環本體1的內外都是圓錐面，其內錐面角度α，厚度H，錐面最小直徑φ，尺寸h，以上角度和尺寸都已知。

從俯視圖看，其上均勻分布3處曲線槽2，定位點A坐標（RA，β），其中 RA和 β 已知，B 坐標（RB，γ），其中 RB已知，γ未知。

從側視圖看，α是驅動環本體端面與A-A視圖的夾角。

從A-A視圖看，曲線槽2是由4段圓弧、2條直線、以A1和B1為原點的小半圓組成，RA1、RB1確定的圓分別與以A1和B1為原點的小半圓相外切，其主要尺寸RA1、RB1和θ角已知，A1點為A點在A-A視圖上的投影點，B1點為B點在A-A視圖上的投影點，兩投影點（A1點與B1點）之間的夾角為 θ，O1是 RA1、RB1圓弧的圓心，O1坐標未知，其余尺寸未標出。

通過以上分析，要實現對曲線槽2的加工，首先要根據俯視圖中定位點A點的坐標（RA，β），通過建立數學模型計算其在A-A視圖上投影點A1的坐標；然后根據A1點和B1點夾角θ，計算俯視圖另一B點的坐標，再通過計算、放樣，繪出曲線槽2的坐標；最后根據側視圖與驅動環本體1端面夾角α，設計出工裝3，對驅動環本體1進行α定位裝夾，通過確定的曲線槽坐標，經過數控編程，用鏜銑床對驅動環本體1上的3處曲線槽2依次進行加工。

圖2

2 驅動環本體圓錐曲面上曲線槽的加工步驟

步驟1：依據側視圖中A-A視圖與驅動環本體1端面的夾角α，建立如下計算投影點的數學模型：

式中：FD=ED-EF=AC-EF；AC=RA×sinβ；EF=AE×tanα；AE=H-h-［（RA-Φ÷2）÷tanα］；H是驅動環本體的總厚度；AE表示A點到驅動環本體上端面的距離，如圖2。

步驟2：計算放樣圓錐曲面上曲線槽的A點、B點分別在A-A視圖平面上投影點A1和投影點B1的坐標；

1）根據已知點A的坐標（RA，β）計算A點在A-A視圖上的投影點A1的坐標A1D和OD，其中OD=RA×cosβ，參照圖3。

2）根據A點在A-A視圖上的投影點A1的坐標和AA視圖夾角θ、俯視圖中的B點尺寸RB，同理，根據步驟1，求解出γ，計算出B點在A-A視圖上的投影點B1的坐標（B1G，OG），參照圖3。

步驟3：根據A點、B點在A-A視圖上的投影點A1、投影點 B1的坐標，結合A-A視圖已知尺寸 RA1、RB1、θ放樣確定 RA1和 RB1圓弧圓點O1坐標，最后繪制曲線槽2，如圖3。

圖3

步驟4：根據A-A視圖與驅動環本體1端面的夾角α，制作兩個同樣規格的定位塊3，結構如圖4所示，定位塊3斜面用于放置驅動環本體1，每個定位塊3開有至少2個水平方向的矩形孔C和1個α斜方孔D，2個定位塊3的矩形孔C和斜方孔D規格及尺寸一致。

步驟5：將2個定位塊3同時放置在工作臺上，定位塊3通過下端的矩形孔C用壓板、螺栓固定在工作臺上，然后，將驅動環本體1斜放在定位塊3斜面上，驅動環本體1通過壓板穿過斜方孔D固定牢靠。

圖4

步驟6：在驅動環本體上端面，劃整體中心十字線，鏜銑床主軸找正驅動環本體1上的整體中心十字線，然后根據前述的數據對曲線槽加工參數進行數控編程，利用鏜銑床對驅動環本體1的曲線槽2進行加工，加工完成后，旋轉120°依次類推加工另外2個曲線槽2，即成。

3 結論

本加工方法很好地解決了驅動環本體圓錐曲面上曲線槽在三軸、四軸機床上的加工問題，提高了驅動環本體的加工質量和加工效率，為以后類似產品的加工提供了參考依據和操作步驟方法，使該類產品的工藝設計更加方便快速準確。